二級圓柱齒輪設計說明書.doc

前言卷揚機（又叫絞車）是由人力或機械動力驅動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。可以垂直提升、水平或傾斜拽引重物。卷揚機分為手動卷揚機和電動卷揚機兩種?，F在以電動卷揚機為主。電動卷揚機由電動機、聯軸節(jié)、制動器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機架上。對于起升高度和裝卸量大工作頻繁的情況，調速性能好，能令空鉤快速下降。對安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。本次設計就是對卷揚機的減速器的設計。設計任務書卷揚機傳動裝置設計設計圖例：1電動機 2V帶傳動 3二級圓柱齒輪減速器4聯軸器 5卷筒 6運輸帶設計要求：（1）卷揚機由電動機驅動，用于建筑工地提升物料。（2）室外工作，生產批量為5臺。（3）動力源為三相交流380/220V，電動機單向運轉，載荷較平 穩(wěn)。（4）使用期限為10年，大修周期為3年，雙班制工作。（5）專業(yè)機械廠制造，可加工7、8級精度的齒輪、蝸桿。表1設計基本參數：數據編號 10-6繩牽引力W（KN）10繩牽引力速度v（m/s）0.6目 錄 一. 電動機的選擇.5二. 傳動比的分配.7三. 運動參數計算8四. 減速器各級零件的初步選擇101. 齒輪的初步計算102. 軸的設計133. 軸承的選擇144. 鍵的選擇14五. 各級零件校核.15 1.齒輪校核.15 2.軸的校核.16 3.軸承的校核.20 4.鍵的校核.22六. 箱體及減速器附件說明23七. 參考文獻25八總結.26一、電動機的選擇按工作要求選用Y系列全閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電動機額定電壓380伏。查機械手冊取機械效率：V帶傳動效率，滾動軸承效率，閉式齒輪傳動效率，聯軸器效率，傳動滾筒效率，代入得：工作機所需功率：電動機所需功率：所需電動機功率為：因載荷較平穩(wěn)，電動機額定功率略大于即可。由Y系列電動機技術數據，選電動機額定功率為7.5kw。滾筒軸工作轉速：通常，V帶的傳動比范圍為24，二級圓柱齒輪減速器為840，則總傳動比的范圍為，故電動機的轉速可選范圍為：符合這一范圍的同步轉速有750，1000，1500，3000r/min?，F以這四種方案進行比較，由第六章相關資料查得的電動機數據及計算出的總傳動比：表1-1 電動機參數方案 電動機型號同步轉速/異步轉速傳動比1Y132S2-23000/29204.06i2Y132M-41500/1440 2i3Y160M-61000/970 1.35i4Y160L-8750/720 i表中，方案1的電動機質量小，價格便宜，但總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸大，制造成本高，結構不緊湊，故不可取。如考慮電動機質量和價格，應選2方案，但2方案的傳動比大。4方案的價格較貴。則選3方案。即選定電動機型號為Y160M-6。二、傳動比的分配總傳動比：分配傳動裝置各級傳動比： 取V帶傳動比： 齒輪減速器： 取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比：則低速級的傳動比: 三、運動和動力參數計算0軸（電動機軸）：1軸（高速軸）：2軸 （中間軸)3軸（低速軸）4軸（滾筒軸）：表3-1 各軸運動和動力參數：軸名功率p（k w）轉矩T（Nm）轉速n(r/min）傳動比i效率輸入輸出輸入輸出0軸7.2771.5897034.443.1710.960.960.960.981軸6.986.91206203.9323.32軸6.706.63880871.272.73軸6.436.3726692642.322.94軸6.276.2126152558.922.9四、減速器各級零件的初步選擇1、齒輪的初步計算（1）齒輪材料的選擇及熱處理小齒輪：40Cr，調質處理。硬度為205235HB。大齒輪：45鋼，調質處理。硬度為195205HB。高速級和低速級大小齒輪均選用硬齒面漸開線直齒輪。由文獻3圖16.2-17，16.2-26查得查1表9.15和3 16-44可得取：K=1.5, =0.4，=1.1，=25 ，可求：許用接觸應力：許用彎曲應力：（2）齒輪精度按GB/T 10095-1988，6級，齒面粗糙度 =0.8m，齒根噴丸強化，裝配后齒面接觸率為70%。（3）初步計算a、高速齒輪：取Z1=23，Z2=iZ1=103齒數比：傳動比誤差：，所以允許。所以：綜合分析取m=3。實際中心距：則，符合條件。所以a取189mm。而：取, 小齒輪齒寬：小齒輪分度圓直徑：小齒輪齒頂圓直徑：小齒輪齒根圓直徑：大齒輪齒寬：大齒輪分度圓直徑：大齒輪齒頂圓直徑：大齒輪齒根圓直徑：b、低速齒輪：取Z3=37,Z2=iZ3=119齒數比：傳動比誤差：，所有允許。查1表9.15和3 16-44可得K=1.5, =0.4，=0.8，=30所以所以m取3mm。實際中心距所以，符合條件。 而小齒輪齒寬：小齒輪分度圓直徑： 小齒輪齒頂圓直徑：小齒輪齒根圓直徑：大齒輪齒寬：大齒輪分度圓直徑：大齒輪齒頂圓直徑：大齒輪齒根圓直徑：表4-1 齒輪參數Zad高速級小齒輪23189697562大齒輪103309315302低速級小齒輪37234111116104大齒輪1193573633502、軸的計算（1）選材和熱處理材料為45鋼，采用調質處理。硬度為217255HBS。查1表19.1得對稱循環(huán)彎曲許用應力=180MPa（2）初步計算軸徑第一根軸：P=6.98kw,n=323.3r/min,T=206N.m。查1表19.3得：A=115。根據1式19.3取因為1軸需要加鍵，會削弱軸的強度，所以增加至35mm。第三根軸：P=6.43kw,n=22.9r/min查1表19.3得：A=115。根據1式19.3取因為3軸需要加鍵，會削弱軸的強度，所以增加至80mm3、軸承的選擇軸承均采用深溝球軸承。第一根軸上選擇的軸承6208，。第二根軸上選擇的軸承6210，。第三根軸上選擇的軸承6217，。4、 鍵的選擇鍵的材料選用45鋼，采用調質處理。硬度為217255HBS。第一根軸上選擇的號鍵， 第二根軸上選擇的號鍵， 由于軸的直徑與低速級的小齒輪的齒根圓相差較大，所以在低速級的小齒輪處加號鍵，同理在二軸上加IV號鍵，第三根軸上，由于軸的直徑與低速級的大齒輪的齒根圓相差較大，所以在低速級的大齒輪處加號鍵，與聯軸器相連處加號鍵，五各級零件校核1. 齒輪校核查3圖16.2-15得節(jié)點區(qū)域系數ZH=2.5.查3表16.2-43得材料彈性系數ZE=189.8 查3圖16.2-16得接觸強度計算的重合度與螺旋角系數查3表16.2-36得使用系數查3表16.2-42得齒間載荷分配系數a、對高速級小齒輪：分度圓上的圓周力查3表16.2-40、41得齒向載荷分布系根據3式16.2-12得動載荷系數：根據3表16.2-34許用接觸應力計算彎曲應力所以該齒輪合格。b、對低速級小齒輪：分度圓上的圓周力：根據3式16.2-12得動載荷系數：查3表16.2-40，41得齒向載荷分布系數根據3表16.2-34許用接觸應力計算彎曲應力所以該齒輪符合條件。2、軸的校核軸的材料為45鋼，調質處理，硬度為217255HBS，軸1： 齒輪圓周力齒輪徑向力 齒輪軸向力水平面內的支反力垂直面內的支反力C處彎矩取，考慮到鍵槽的影響，d乘以0.94，有：，合格圖5-1 軸1受力圖軸2： 且的方向相反。水平面內的支反力垂直面內的支反力C處彎矩取，考慮到鍵槽的影響，d乘以0.94，有：，。合格 圖5-2 軸2彎矩圖軸3：圓周力徑向力水平面內的支反力垂直面內的支反力圖5-3 軸3受力圖3、軸承的校核因為所選器械為卷揚機，且為雙班制。所以為中等強度工作。實際工作時間為280天，且大修周期為3年，基本額定壽命L10。由1式17.3 若軸承工作轉速為n(r/min) ，所以以小時數為單位的基本額定壽命,，由1式17.4 所選軸承均為深溝球軸承，所以。查1表17.8，取。軸承I，6208：由1式17.7，查2表6-63，。所以，軸承I合格。軸承II，6210：由1式17.7，查2表6-63，所以，軸承II合格。軸承III，6217：由1式17.7，查2表6-63，所以，軸承III合格。4、鍵的校核鍵的材料選用45鋼，采用調質處理。硬度為217255HBS。擠壓強度條件為。I號鍵：所以I號鍵合格。II號鍵： 所以II號鍵合格。III號鍵： 所以III號鍵合格。IV號鍵： 所以IV號鍵合格。V號鍵（雙鍵）：，所以V號鍵合格。號鍵：所以號鍵合格。六、箱體及減速器附件說明箱殼是安裝軸系組件和所有附件的基座，它需具有足夠的強度、剛度和良好的工藝性。箱殼多數用HT150或HT200灰鑄鐵鑄造而成，易得道美觀的外表，還易于切削。為了保證箱殼有足夠的剛度，常在軸承凸臺上下做出剛性加固筋。當軸承采用潤滑時，箱殼內壁應鑄出較大的倒角，箱殼接觸面上應開出油槽，一邊把運轉時飛濺在箱蓋內表面的油順列而充分的引進軸承。當軸承采用潤滑脂潤滑時，有時也在接合面上開出油槽，以防潤滑油從結合面流出箱外。箱體底部應鑄出凹入部分，以減少加工面并使支撐凸緣與地量好接觸。減速器附件：1)視孔和視孔蓋箱蓋上一般開有視孔，用來檢查嚙合，潤滑和齒輪損壞情況，并用來加注潤滑油。為了防止污物落入和油滴飛出，視孔須用視孔蓋、墊片和螺釘封死。視孔和視孔蓋的位置和尺寸由查表得到。2)油標 采用油池潤滑傳動件的減速器，不論是在加油還是在工作時，均續(xù)觀察箱內油面高度，以保證箱內油亮適當，為此，需在箱體上便于觀察和油面較穩(wěn)定的地方，裝上油標油標已標準化。3)油塞 在箱體最底部開有放油孔，以排除油污和清洗減速器。放油孔平時用油塞和封油圈封死。油塞用細牙螺紋，材料為235鋼。封油圈可用工業(yè)用革、石棉橡膠紙或耐油橡膠制成。4)吊鉤、吊耳和吊環(huán)螺釘 為了便于搬運減速器，常在箱體上鑄出吊鉤、吊耳或在箱蓋上安裝吊環(huán)螺釘。起調整個減速器時，一般應使用箱體上的吊鉤。對重量不大的中小型減速器，如箱蓋上的吊鉤、吊耳和吊環(huán)螺釘的尺寸根據減速器總重決定，才允許用來起調整個減速器，否則只用來起吊箱蓋。5)定位銷 為了加工時精確地鏜制減速器的軸承座孔，安裝時保證箱蓋與箱體的相互位置，再分箱面凸緣兩端裝置兩個圓錐銷，以便定位。圓錐銷的位置不應該對稱并盡量遠離。直徑可大致取凸緣連接螺栓直徑的一半，長度應大于凸緣的總厚度，使銷釘兩端略伸凸緣以利裝拆。滾動軸承的外部密封裝置：為了防止外界灰塵、水分等進入軸承，為了防止軸承潤滑油的泄漏，在透蓋上需加密封裝置。在此，我們用的是氈圈式密封。因為氈圈式密封適用于軸承潤滑脂潤滑，摩擦面速度不超過45m/s的場合。七、參考文獻1 吳克堅等主編：機械設計。北京：高等教育出版社，20032 王之櫟等主編：機械設計綜合課程設計。北京：機械工程出版社，20033 龔桂義主編：機械設計課程設計指導書。北京：高等教育出版社，19904 龔桂義主編：機械設計課程設計圖冊。北京：高等教育出版社，1989八、總結課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎說實話，課程設計真的有點累然而，當我一著手清理自己的設計成果，漫漫回味這3周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消雖然這是我剛學會走完的第